聚焦智慧民航｜5G-A：加速构建“数字天空”

百科 2024-11-13 14:31 北京

【视频】智慧民航导刊（策划：王丽杰制作：王艺超剪辑：李佳为）

2024年，我国进入了5G发展的“下半场”。进入广泛应用的第5年，5G技术又给世界带来了一个新的商用元年——5G-A商用元年。5G多了一个“A”意味着什么？它将给通信技术带来怎样的变化？为什么包括民航在内的千行百业都对其颇为关注？同时，为何不少专家也表示，5G-A将与低空经济交相辉映，成为未来几年内信息通信领域一颗“耀眼的新星”？

提升关键技术

“5.5G”不止网速更快

移动通信始终处于不断革新和发展的状态。在5G的第一阶段标准已开始商用的今天，5G技术仍在不断向前发展。5G-A全称5G-Advanced，是5G的演进和增强版本，由标准化组织3GPP（第三代合作伙伴项目）在2021年正式定义。通过网络演进和技术增强，5G-A不仅是对5G的全面提升，也是通往6G的桥梁，因此不少人形象地将其称为“5.5G”。

那么，5G-A与5G有什么区别？

“最直观的体验就是快”。业内专家表示，与传统5G相比，5G-A可带来10倍的网络能力提升，以前需要较长时间才能下载完成的几个G的视频，现在仅需几秒即可完成。除了网速更快，5G-A在时延、带宽、速率、可靠性等关键指标上的表现介于5G和6G之间。

《5G-Advanced网络技术演进白皮书》指出，5G-A的优势主要体现在网络架构和关键技术两个方面。在网络架构上，5G-A将沿着云原生、边缘网络和“网络即服务”的理念发展，以实现网络功能的快速部署和按需迭代，满足多样化需求。在关键技术上，5G-A将在智慧、融合和使能三个方面做加法。其中，智慧即提升网络智能化水平，降低运维成本；融合即推动5G网络与行业网络、家庭网络以及天地一体化网络的深度融合；使能即赋能千行百业，增强对垂直行业的适配性与开放性。

或许很多人会好奇，移动通信技术不是一直按照3G、4G、5G这样的整数更新换代吗，为何在5G之后不是6G，而是出现了5G-A？

事实上，回望通信技术发展史，从1G到5G的发展过程中，移动通信技术大约每10年更新换代一次。然而，由于技术始终处于快速发展状态，每一代之间的技术差距都相当大，因此10年中往往会出现一种介于两代之间的“过渡代”。只是，过去一些“过渡代”并未引起广泛关注。

以5G为例。自2019年至今，第五代通信技术（5G）已经发布了R15、R16、R17和R18四个版本。其中，R15为5G奠定了技术基础，R16针对物联网、车联网等领域进行了优化和增强，R17着重提升网络能效。而今年6月发布的R18作为面向5G-A的第一个版本，预示着5G技术将进入一个全新的发展阶段。因此，业界普遍认为，2024年是5G-A的商用元年。

与其他“过渡代”的移动通信技术相比，5G-A之所以能够引发关注，关键在于其在提升网络性能和拓展应用场景方面具有显著优势。也就是说，5G-A将有望加快各行各业的信息化、数字化、智能化进程，为工业生产和物流管理等领域带来重要变革和不一样的发展空间。

中信科移动通信技术股份有限公司首席科学家王映民博士指出，在5G时代之前，通信系统的设计主要是追求高性能。在5G时代之后，其设计目标进一步扩展至可持续、可信赖、可简化等更高维度。到了6G时代，移动通信系统的代际演进将朝着“服务生态友好”迈进。

增加核心能力

通感一体化贴合未来需求

随着5G-A开启商用元年，信息世界正在发生巨变。一方面，万物互联加速推进，物联网连接数量从100亿级增加到1000亿级。另一方面，网络可靠性和定位精度的显著提升，为自动驾驶、远程医疗、工业控制等场景提供更好的网络支持。

除了上述这些能力，5G-A还具备通感一体化、无源物联、内生智能等“超能力”。以通感一体化为例。通感一体化也叫“通信感知一体化”，是5G-A的新增能力和重要创新方向，也是6G的关键技术，通过在通信系统上融合感知能力，使用相同频谱资源，利用无线信号的直射、反射、散射，对目标对象或环境信息进行实时感知，构建低成本、高精度、无缝泛在的通信感知一体化网络。

对于民航、航运、医疗等垂直领域来说，通感一体化将有效推动5G技术在更多领域落地应用。中国工程院院士邬贺铨曾指出，自2019年以来，虽然我国在5G建设方面取得了显著成绩，但在应用领域稍显不足。尤其是在国内数字化转型步入深水区之际，面对工业、自动驾驶、大模型、高端制造等领域里纷繁复杂的网络连接需求，5G的特性显得有些捉襟见肘。

以自动驾驶领域为例。随着车联网技术的发展，车与人、车与车、车与路、车与云端之间智能信息交换、共享的频率越来越高，信息量越发庞杂，这对通信网络的时延、带宽等能力提出了极高的要求。

例如，在民航，基于“云、场、车”一体化设计理念的少人机坪和无人机坪已经从概念变为现实，进一步提升了机坪运行安全技防水平和地面保障协同能力。在云端，通过云端调度系统，可实现对飞机、车辆、人员以及无动力设备等资源的统一调度和管理，确保所有信息都在统一的系统内进行交互；在场端，利用高清摄像头、传感器等设备，可对机坪进行全方位、全天候监控，及时发现并处理异常情况；在车端，自动驾驶车辆和设备在机坪上可以执行货物装卸、设备搬运等各种任务。

自动化设备和智能系统的高效运转，少不了先进通信技术的支持。据专家预测，在辅助驾驶场景下，智能车每月网络流量将突破300GB，甚至达到TB量级——这对于带宽能力仅有1Gbps的5G来说，是“不可承受之重”。

现如今以大模型为代表的人工智能（AI）应用快速演进，带动了全球算力需求呈爆发式增长。根据测算，2000年前后，算力需求平均每6个月翻一倍，但从2012年到2019年，人工智能算力需求扩大了30万倍。根据预计，到2025年，智能算力需求或将达到当前的100倍。

仅以ChatGPT这款AI工具为例。其每天所要占用的算力就高达3640PF（即假如每秒计算1000万亿次，需要计算3640天），是7个～8个500P数据中心算力的总和。

“以5G的带宽、时延能力，无法充分释放算力潜能”。通信专业博士、中国科普作家协会会员张弛表示。更何况，随着大模型的演进，未来通信网络还要具备“内生智能”的特性，即能根据网络流量模型的变化，提升自动化、智能化水平。这也远远超过了5G的能力极限。

而在物联网、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）、裸眼3D等领域，面对日益增长的数字技术发展、数智化转型需求，现有的5G网络同样面临容量不足、功耗过高、时延较长等困境。邬贺铨表示，5G不能完全适应工业等场景对大上行带宽、确定性时延、高可靠与精定位等的要求，所以需要发展5G-A，来满足这些需求。

那么，作为5G的“增强版”，5G-A是否会取代5G呢？答案是否定的。从1G到5G网络的发展历程不难看出，移动通信技术的迭代并不是相互取代，而是长时间的和谐共存。就好比，在5G时代，用户仍然可以使用4G甚至3G手机实现通信一样。

赋能垂直行业

支持更加立体化、精密化的

空中交通网络

民航业是中国最早完成信息化建设的行业，也是一个沉浸在大数据中的行业，始终走在科技应用的前沿。因此，对于5G-A技术，民航业始终十分关注。

今年，云南保山云瑞机场开通了全球首个5G-A智慧机场通感一体化基站（以下简称“5G-A基站”），为中小机场通过技术赋能实现高质量发展探索了新的路径。保山机场始建于1929年，海拔1664米，是驼峰航线的主要起降机场。2018年，保山机场成为云南省第7家百万级机场。2019年，该机场完成旅客吞吐量122.8万人次，创历史新高。

随着航班量和旅客数量的增加，保山机场亟须对信息设备及系统进行升级，以提升机场安全运行水平。过去，对保山机场等中小机场而言，传统的跑道入侵防范主要依靠人工。而在5G-A基站建设完成后，与之对接的监控平台能够实时感知和跟踪机场范围内的无人机、飞鸟、车辆和人员活动等，同时结合AI对感知到的数据进行分析处理，可以更准确地识别物体和相关活动。依托5G-A所具备的快捷、低成本、轻量化特点，保山机场还在泄洪口等点位安装了低时延和高清晰度的摄像头，以进行水位监测。在今年7月保山出现强降雨时，该摄像头对水位情况进行了精准预警。

飞行区是5G-A发挥作用的另一个重要舞台。重庆江北国际机场有限公司飞行区航务管理部的工作人员认为，5G-A技术有望在仪表着陆系统（ILS）保护区的管理中发挥重要作用。在民航领域，ILS是确保飞机安全着陆的关键技术手段，其信号的稳定性和准确性至关重要。目前，ILS保护区的管理主要依靠经过培训和考核的专业工作人员。而5G-A的通感一体化则为实时、精准管理提供了可能性，有望推动ILS保护区管理从人工管理向技术监测转变。

在通航领域，5G-A的市场更加广阔。今年全国两会，低空经济首次被写入政府工作报告。此后，各类与低空经济相关的新业态展现出蓬勃发展之势。作为新质生产力的代表，低空经济已与快递物流、文娱旅游、个人出行、应急救灾等业务需求紧密结合。

随着无人机、电动垂直起降航空器（eVTOL）等的飞行架次和飞行时长快速增长，未来低空运行将朝着融合飞行不断演进。然而，推进低空空域开放，必须有先进的通信、导航、监视等技术支持。与中高空航空器相比，传统技术手段难以捕捉“低慢小”无人机，而提升低空航空器的监视和通信水平更需要新技术的支持。

事实上，无论是在通信领域，还是在民航领域，不少专家都认为，5G-A将为低空经济注入数智腾飞的动能。基于5G-A的低空空域融合通信感知，可以充分利用已有的站址许可、供电等资源、回传网络等移动通信地面基础设施，实现网络的易部署、易维护，在保障低空通信高速低时延指标的同时，对航空器的位置、状态等进行全天候高精度监测，提高低空的管理效率。简单来说，就是可以清楚知道“谁在飞、在哪里飞、是否按规定在飞”。更重要的是，通感一体化专网具备1000米内的感知能力，能够实现低空飞行“可视、可管、可控”，对于保障低空空域安全具有重要作用。

当应用新一轮科技革命和产业变革的最新成果成为全球航空业新一轮发展的主导趋势，各种航空器安全顺畅高效飞行的天空也正在加速数字化。未来，空中交通网络将呈现出更加立体化、精密化的发展趋势，构建出更加多元化的商业运营体系。在此背景下，民航业需要积极拥抱科技创新，推动数字化转型，通过持续引入先进技术，提升运营效率和服务质量，为旅客提供更加安全、便捷、绿色的出行体验。（中国民航报记者王艺超）

（本文刊载于中国民航报2024年11月13日5版）

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